Diagnostika počítačů DGP_05 Prof. Ing. Karel Vlček, CSc. karel.vlcek@vsb.cz Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO

Vestavěné diagnostické prostředky Díky vestavěným diagnostickým prostředkům lze na libovolné úrovni použít tzv. vnitřní (autonomní) testy Podle této koncepce má každá testovaná jednotka svůj vestavěný zkoušeč Volba vestavěných zkoušečů je určena nejen velikostí testované jednotky, ale i kvalitou (přesností a úplností) testu Příznaková analýza umožňuje testovat i rozsahem malé testované jednotky kvalitně K. Vlček: Diagnostika počítačů

Technické prostředky testování Klasickou metodou realizace vnitřní diagnostiky je použití programů nebo mikroprogramů počítače Příznaková analýza umožňuje testovat i rozsahem malé testované jednotky kvalitně Zkoušeč může být miniaturizován a vestavěn do pouzdra integrovaného obvodu K. Vlček: Diagnostika počítačů

Technické prostředky BIST Nové metody automatizovaného návrhu číslicových systémů umožňují zjednodušení způsobu generování a vyhodnocování testů Příznaková analýza jako nová metody komprese diagnostických dat umožňuje testovat dostatečným počtem testovacích vektorů Vestavěné diagnostické prostředky se obvykle označují zkratkou BIST (Built-In Self-Test) K. Vlček: Diagnostika počítačů

Testy zapsané do paměti Systémy pro programové a mikroprogramové řízení umožňují do paměti zapsat test jako posloupnost instrukcí nebo mikroinstrukcí Objem vestavěných obvodových technických diagnostických prostředků je velmi malý Řízení paměti se zapsaným testem během testování přebírá diagnostický procesor Servisní procesor má za úkol spouštění diagnostiky K. Vlček: Diagnostika počítačů

Diagnostický systém počítače (1) Diagnostický systém počítače obvykle zajišťuje tyto funkce: Spouštěcí diagnostiku (Test po zapnutí počítače) Periodickou diagnostiku (Provádí se v přestávkách mezi aplikačními programy) Průběžnou diagnostiku (Vyhodnocuje výstupy hlídačů kódu) Lokalizaci poruch (Vyhodnocuje symptomy poruchové testované jednotky) K. Vlček: Diagnostika počítačů

Diagnostický systém počítače (2) Diagnostický systém počítače tvoří následující části: Řídicí jednotka diagnostického systému (Diagnostický procesor nebo řadič) Komunikační cesty (Slouží pro řízení testu, zadávání dat a pro čtení odezev na testy) Paměti (Slouží pro uchovávání testů a archivaci odezev) Řadič a paměť se nazývá tvrdé jádro K. Vlček: Diagnostika počítačů

Programová diagnostika Testování periferních zařízení se provádí tzv. programovou diagnostikou Programová diagnostika se provádí pod operačním systémem, pod diagnostickým monitorem nebo samostatně Test za provozu je diagnostická úloha, která nenarušuje ostatní úlohy a je tedy prováděna při normální činnosti operačního systému K. Vlček: Diagnostika počítačů

Systémové testy mikropočítačů Všechny testy se realizují programem, protože mikroprogramy jsou u běžného mikroprocesoru uživateli nepřístupné Periodické testy jsou obvykle jednoduché detekční testy s malým rozsahem v paměti Testy zapsané v paměti lze používat i v blocích a funkčních jednotkách, které nemají programové řízení Paměti ROM slouží jako generátory stimulů K. Vlček: Diagnostika počítačů

Autonomní testy v reálném čase Test generovaný v reálném čase uspoří kapacitu paměti Test je generovaný podle algoritmu uloženého v paměti Algoritmické generování je výhodné, jestliže testovaná jednotka má pravidelnou strukturu Programem jsou generovány především testy pamětí (RAM i ROM a PLA) K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití LZPR (LFSR) pro generování testů Posuvné registry s lineární zpětnou vazbou (LFSR) se používají pro generování testů nejčastěji Zpětná vazba obsahuje pouze přímou vazbu nebo vazbu nonekvivalence tedy součástky s lineární funkcí Zapojení je vytvořeno například podle primitivního polynomu x4 + x + 1 Generovaná posloupnost vektorů pak má délku 24 – 1 = 15 K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití LZPR (LFSR) pro příznakovou analýzu Posuvné registry s lineární zpětnou vazbou (LFSR) se dají použít i pro příznakovou analýzu Jedná se o shodně zapojený LFSR, jeho obsah po určitém počtu kroků uchovává příznak, což je zbytek po dělení binárních polynomů Dosažené diagnostické pokrytí je větší, než 98% K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití LZPR (LFSR) jako BILBO BILBO (Built-In Logic Observer) je registr, který může fungovat jako: Paralelní registr (v systémové funkci) Sériový registr (v systémové funkci) LFSR pro generování hodnot vektorů (při generování testovacích vektorů) LFSR pro příznakovou analýzu (při kompresi diagnostických dat MISR) BILBO může být použit jak pro vnější, tak pro vnitřní testování K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití LZPR (LFSR) jako BILBO K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití BILBO jako prostý registr K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití BILBO jako „skenovací“ posuvný r. K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití BILBO jako LZPR (LFSR) K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití BILBO jako MISR K. Vlček: Diagnostika počítačů

Registr HILDO HILDO (Highly Integrated Logic Design Observer) je navržen pro testování obvodů VLSI (Very Large Scale Integration) Jedná se v podstatě o sériově paralelní příznakový analyzátor HILDO v každém kroku vygeneruje na paralelních výstupech krok testu a na paralelních vstupech přijme vektor odezvy na test a přičte ji modulo2 k dosavadnímu obsahu registru K. Vlček: Diagnostika počítačů

Generování pseudotriviálních testů Triviální test mající 2n kroků pro n-vstupový kombinační obvod detekuje všechny poruchy kromě změny kombinačního chování na sekvenční Pseudotriviální testy jsou kompromisním řešením, které funguje pouze pro skupinu vstupů Pseudotriviálními testy je testována množina všech součástek, které tvoří tzv. kužel a zvyšuje se pokrytí testu K. Vlček: Diagnostika počítačů

Použití pseudotriviálních testů Nechť s polynomem g(x) generuje LFSR cyklický kód s minimální kódovou vzdáleností d LFSR pak generuje (n, d-1)-triviální test Na začátku testu musíme do LFSR vložit nenulovou informaci Při použití permutací sloupců generující matice kódu je generován pseudotriviální test K. Vlček: Diagnostika počítačů

Literatura Hlavička J.: Diagnostika a spolehlivost, Vydavatelství ČVUT, Praha (1990), ISBN 80-01-01846-6 Musil, V., Vlček, K.: Diagnostika elektronických obvodů, TEMPUS Equator S_JEP-09468-95, ÚMEL, FEI VUT v Brně (1998) Hlavička, J., Kottek, E., Zelený, J.: Diagnostika Elektronických číslicových obvodů, Praha SNTL (1982) Drábek, V.: Spolehlivost a diagnostika, VUT Brno, (1983) Hławiczka, A.: P1149, Warszawa (1993), ISBN 83-204-1518-7 K. Vlček: Diagnostika počítačů